立井中增設(shè)馬頭門(mén)施工技術(shù)

韓天宇 朱家和 趙天圖

湖南漣邵建設(shè)工程集團(tuán)有限責(zé)任公司

李家灣錳礦主井落底后在-110m 中段增加一臨時(shí)措施單馬頭門(mén)，此段礦巖裂隙雖不發(fā)育，但層間結(jié)合差，易風(fēng)化。就以吊盤(pán)為作業(yè)平臺(tái)，如何利用光面爆破控制超欠挖，如何安全的保證快速施工做出了探索。

工程概況

李家灣錳礦礦區(qū)位于貴州省銅仁市松桃苗族自治縣南西方向，平距約42km，主井井口標(biāo)高：+871m，井底標(biāo)高-250m，井筒深度1121m，井筒凈直徑5.5m，掘進(jìn)直徑6.1m，支護(hù)厚度300mm，井筒已完成-170m 中段措施單馬頭門(mén)、-200m 中段計(jì)量硐室及-250m 井底聯(lián)道。在主井落底并且井筒鋼模已經(jīng)拆除的情況下，應(yīng)甲方要求在井筒-110m 增設(shè)一措施單馬頭門(mén)，方位為274°，長(zhǎng)度為11m，直墻三心拱，墻高3353mm～1900mm，拱高1467mm，凈寬4400mm，C30 混凝土支護(hù)長(zhǎng)度5000mm，厚度300mm。

馬頭門(mén)施工方案

馬頭門(mén)是豎井與井底車(chē)場(chǎng)重要的連接部位，位置比較重要，李家灣錳礦該段巖石為層狀結(jié)構(gòu)，層間結(jié)構(gòu)差且井筒鋼模已經(jīng)拆除，給馬頭門(mén)施工帶來(lái)相當(dāng)大的難度，為保證施工安全與進(jìn)度，決定利用吊盤(pán)搭臺(tái)子做作業(yè)平臺(tái)，采用超前支護(hù)，為盡量減小對(duì)井壁的破壞，采用預(yù)裂爆破的方法。放炮后進(jìn)行找頂噴漿臨時(shí)支護(hù)，矸子由人工配合耙矸機(jī)耙入井筒井底，待馬頭門(mén)掘砌完成后再落盤(pán)至井底由中心回轉(zhuǎn)式抓巖機(jī)裝入吊桶出矸子。

馬頭門(mén)施工方法

施工準(zhǔn)備

因主井井筒已完成支護(hù)落底并且井筒鋼模已經(jīng)拆除，施工馬頭門(mén)前從井底把吊盤(pán)起上來(lái)，邊起吊盤(pán)邊拆除風(fēng)水管路，使上吊盤(pán)停在-106.5m 處，風(fēng)水管路拆到-90m 左右。然后在中吊盤(pán)和下吊盤(pán)用竹排搭保護(hù)層，防止吊盤(pán)上的設(shè)備被巖石砸壞，上吊盤(pán)利用Ф45 鋼管與木方子、竹排搭臺(tái)子做作業(yè)平臺(tái)，如圖1，每層吊盤(pán)放置兩個(gè)滅火器。

方向與標(biāo)高控制

方向：利用全站儀在井口放好方位，然后在封口盤(pán)上打眼，放兩根鋼絲到馬頭門(mén)頂板位置，在已砌筑完成的井壁上對(duì)稱(chēng)布置兩個(gè)臨時(shí)標(biāo)樁控制馬頭門(mén)施工方向，（由于精度較差，后期平巷施工前，必須進(jìn)行陀螺儀定向），利用標(biāo)樁吊線及井筒中心垂線放線進(jìn)行馬頭門(mén)開(kāi)挖，隨著馬頭門(mén)開(kāi)挖掘進(jìn)的同時(shí)，臨時(shí)標(biāo)樁向馬頭門(mén)內(nèi)移動(dòng)。

標(biāo)高：從-170m 中段措施單馬頭門(mén)已有的標(biāo)高點(diǎn)拉鋼尺反向引至方位點(diǎn)的臨時(shí)標(biāo)樁上，再拉鋼尺把馬頭門(mén)的頂板及底板標(biāo)高做好，畫(huà)出輪廓線。

馬頭門(mén)爆破

該段為微風(fēng)化含礫粘土巖，裂隙不發(fā)育，層狀結(jié)構(gòu)，層間結(jié)合較差，新鮮巖石易風(fēng)化，巖體工程穩(wěn)定性差并且井筒已經(jīng)完成支護(hù)，為控制超欠挖，減小對(duì)井壁沖擊破壞決定采用光面爆破。

光面爆破是一種先進(jìn)的、科學(xué)的爆破方法，可使掘出的巷道輪廓光潔，便于采用錨噴支護(hù)；圍巖裂隙少、穩(wěn)定性高；超挖量小。同時(shí)光面爆破對(duì)工程施工具有成本低、工效高、質(zhì)量好的特點(diǎn)。根據(jù)施工圖紙的要求，在巷道和地下工程掘進(jìn)爆破后，形成規(guī)整、光滑表面；輪廓線以外的巖石不受擾動(dòng)或破壞很小，盡可能地保持圍巖自身強(qiáng)度。這種人為控制的爆破方法，就叫做光面爆破，簡(jiǎn)稱(chēng)光爆 。

光面爆破的國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）眼痕率：硬巖不應(yīng)小于80%，中硬巖不應(yīng)小于50%。

（2）周邊不應(yīng)欠挖，平均線性超挖值應(yīng)小于150mm。

（3）圍巖面不應(yīng)有明顯的炮震裂縫。

只有通過(guò)合理選擇爆破參數(shù)、嚴(yán)格控制裝藥量、按照順序起爆及利用巖石抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度的特性有效地組織爆破應(yīng)力，才能達(dá)到預(yù)想的效果。

圖1 作業(yè)平臺(tái)實(shí)物圖

圖2 馬頭門(mén)炮眼布置圖

馬頭門(mén)每次打眼放炮之前，用已做好的方向點(diǎn)及標(biāo)高點(diǎn)，利用拉線掛坡度規(guī)的方法在工作面畫(huà)好輪廓線，指引打眼施工。馬頭門(mén)爆破掘進(jìn)采用2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑32mm，長(zhǎng)度200mm，單卷重0.2kg，炮眼采用7655 式鑿巖鉆機(jī)打38mm 炮眼，所有預(yù)裂眼在輪廓線內(nèi)50mm 處打眼。掏槽采用8 眼楔形掏槽，長(zhǎng)度2700mm，間距400mm，排間距1200mm，角度84°，裝6 卷藥；拱部周邊眼長(zhǎng)度2500mm，間距350mm，裝4 卷藥，墻部周邊眼長(zhǎng)度2500mm，間距500mm，裝4 卷藥，間距500mm，空氣間隔500mm裝藥；輔助眼長(zhǎng)度2500mm，間距550mm、650mm，裝5 卷藥；底眼長(zhǎng)度2500mm，間距500mm，在距底板50mm 處打眼，下插角度2°，裝6 卷藥。具體炮眼布置圖見(jiàn)圖2 及爆破參數(shù)表見(jiàn)表1 如下。

表1 爆破參數(shù)表

臨時(shí)支護(hù)

馬頭門(mén)掘進(jìn)后，圍巖原生應(yīng)力遭到破壞，為達(dá)到新的應(yīng)力平衡，必然會(huì)產(chǎn)生壓力，而埋藏深度越大的巖層，構(gòu)造應(yīng)力的量級(jí)也越大，噴漿能迅速封閉圍巖，減少巖石風(fēng)化，能有效的支護(hù)松散破碎的巖層，確保工作面工人安全。為保證施工質(zhì)量，噴漿前先用高壓水沖洗巖面，確保噴射的混凝土與巖面粘結(jié)性好，預(yù)埋控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，確?；炷羾娚浜穸取?/p>

桁架架設(shè)與模板安裝

首先把下吊盤(pán)落到馬頭門(mén)底板位置，然后由機(jī)修工利用角鐵把吊盤(pán)固定好。桁架均用16#槽鋼制作。拉桿采用80mm 圓鋼制作。馬頭門(mén)架設(shè)6 架桁架。桁架架設(shè)：第一架桁架固定在吊盤(pán)上，利用中線調(diào)中，拉等腰三角使第一邊架桁架處于同一平面，然后利用拉桿控制距離把所有的桁架架好，邊架桁架邊粗調(diào)中，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行找平，使每架桁架底處在設(shè)計(jì)標(biāo)高上，然后進(jìn)行精細(xì)調(diào)中，最后用Ф45 鋼管加固，如圖3。

為保證施工質(zhì)量，加快施工速度，確保效果美觀，馬頭門(mén)與井筒連接部位墻部采用建筑模板，拱部采用2000mm×100mm×50mm的木方子，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量制作，馬頭門(mén)內(nèi)均采用定制的1200mm×200mm×50mm、1200mm×150mm×50mm 的鋼模板進(jìn)行鋪設(shè)。先進(jìn)行墻部模板鋪設(shè)，墻部澆筑完成后再進(jìn)行拱部模板鋪設(shè)。

圖3 鋼管加固圖

永久支護(hù)

混凝土經(jīng)輸送泵送到井口，用底卸式吊桶下放到吊盤(pán)，通過(guò)分灰器、溜灰管，分層均勻?qū)ΨQ(chēng)澆灌，配風(fēng)管加強(qiáng)混凝土流動(dòng)性，振動(dòng)棒振搗。

結(jié)語(yǔ)

李家灣錳礦主井-110m 中段措施單馬頭門(mén)所處部位巖體工程穩(wěn)定性較差，利用光面爆破控制了超欠挖，定制的鋼模板可以重復(fù)使用，從而節(jié)約了材料，降低了工程成本；在施工工期上，僅用十天完成掘支，比計(jì)劃提前5天完成；在施工質(zhì)量上，馬頭門(mén)拆除模板后，所有斷面尺寸符合要求，未發(fā)現(xiàn)有麻面、蜂窩，混凝土觀感好，與井筒接口比較平整，達(dá)到業(yè)主要求。通過(guò)此次施工，對(duì)井下同類(lèi)型的馬頭門(mén)光面爆破提供了成功的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。